Malmin jalostaminen

on olemassa useita emäksisiä, happamia ja termisiä menetelmiä bauksiitin, saven tai muiden malmien jalostamiseksi alumiinioksidin saamiseksi. Happo-ja sähkötermiset prosessit ovat yleensä joko liian kalliita tai niillä ei tuoteta kaupalliseen käyttöön riittävän puhdasta alumiinioksidia. Kiinassa ja Venäjällä käytetään Malmin käsittelyä kalkilla ja soodalla.

Bayer-prosessissa on neljä vaihetta: ruoansulatus, kirkastaminen, saostaminen ja kalsinointi.

ensimmäisessä vaiheessa bauksiitti jauhetaan, slurrataan Kaustisella soodaliuoksella (natriumhydroksidi) ja pumpataan suuriin painesäiliöihin eli digestereihin, joissa Malmi altistetaan höyryn lämmölle ja paineelle. Natriumhydroksidi reagoi bauksiitin aluminaattimineraalien kanssa muodostaen tyydyttyneen natriumaluminaattiliuoksen; liukenemattomat epäpuhtaudet, joita kutsutaan punamullaksi, jäävät suspensioon ja erotellaan selkeytysvaiheessa.

mädätyksen jälkeen seos johdetaan paineenalennussäiliöiden (niin sanottujen puhallussäiliöiden) läpi, jossa liuos leimahtaa ilmanpaineeseen. (Vilkkuessa syntyvää höyryä käytetään ruoansulatukseen palaavan Kaustisen liuoksen lämmittämiseen.) Prosessin seuraava vaihe on erottaa liukenematon punamulta natriumaluminaattiliuoksesta. Karkeaa materiaalia (esimerkiksi rantahiekkaa) poistetaan karkeissa pyörremyrskyissä, joita kutsutaan hiekkapyydyksiksi. Hienompi jäännös ratkaistaan haravointipaksuusaineissa lisäämällä synteettisiä flokkulantteja, ja sakeuttamisaineen ylivuotoon sisältyvät kiinteät aineet poistetaan kangassuodattimilla. Nämä jäämät pestään, yhdistetään ja heitetään pois. Selkeytetty liuos jäähdytetään edelleen lämmönvaihtimissa, mikä parantaa liuenneen alumiinioksidin ylikaturaatioastetta, ja pumpataan korkeisiin, siloliikkuviin saostimiin.

Saostimissa liuokseen lisätään huomattavia määriä alumiinihydroksidikiteitä kylvönä kiderepeämän nopeuttamiseksi. Siemenkiteet vetävät puoleensa muita kiteitä ja muodostavat agglomeraatteja; nämä luokitellaan suurempaan tuotekokoiseen materiaaliin ja hienompaan materiaaliin, joka kierrätetään siemeneksi. Alumiinihydroksidikiteiden tuotekokoiset agglomeraatit suodatetaan, pestään sisältyneen syövyttävän aineen tai liuoksen poistamiseksi ja kalsinoidaan kiertouuneissa tai kiinteässä leijukerroksessa olevissa salamakalsinereissa yli 960 °C: n (1750 °F) lämpötilassa. Vapaa vesi ja kemiallisesti yhdistetty vesi ajetaan pois, jolloin kaupallisesti puhdas alumiinioksidi-tai alumiinioksidi-on kuiva, hienojakoinen, valkoinen jauhe, joka muistuttaa ulkonäöltään ja koostumukseltaan sokeria. Se on painoltaan puoliksi alumiinia ja puoliksi happea, jotka on sidottu niin lujasti, etteivät kemikaalit tai lämpö yksinään pysty erottamaan niitä toisistaan.

toisen maailmansodan aikana kehitettiin Alcoa-yhdistelmäprosessi, joka käsitteli alempilaatuisia malmeja, jotka sisälsivät suhteellisen suuria määriä piidioksidia. Hyvin lyhyesti, tämä prosessi talteen alumiinioksidi, joka on yhdistetty piidioksidia aikana mädätysprosessin ja on suodatettu pois punainen muta. Punaista mutaa ei heitetä pois, vaan se kuumennetaan kalkkikiven (kalsiumkarbonaatti) ja soodatuhkan (natriumkarbonaatti) kanssa, jotta saadaan sintrattua tuotetta, joka sisältää hapatettavaa natriumaluminaattia. Tämä tuote pilkotaan tai huuhtoutuu samalla tavalla kuin bauksiitti natriumaluminaatin uuttamiseksi liukenemattomista rauta -, kalsium-ja piimateriaaleista. Tämän jälkeen liete etenee Bayer-prosessin jäljellä olevien vaiheiden kautta. Jätejäämää kutsutaan ruskeaksi mudaksi.

Bayerin prosessilla tuotettu alumiinioksidi on melko puhdasta, sisältäen vain muutaman sadasosan 1 prosenttia rautaa ja piitä. Suurin epäpuhtaus, jäännössooda, on 0,2-0,6 prosentin tasolla. Sen lisäksi, että alumiinioksidi on ensisijainen raaka-aine metallisen alumiinin tuottamiseen, se itsessään on tärkeä kemikaali. Sitä käytetään laajalti kemian -, tulenkestävien aineiden, keraamisten aineiden ja öljyteollisuuden (katso alla kemialliset yhdisteet).

jalostamalla neljä tonnia bauksiittia saadaan noin kaksi tonnia alumiinioksidia. Tyypillinen alumiinioksiditehdas Bayerin prosessilla voi tuottaa 4 000 tonnia alumiinioksidia päivässä. Alumiinioksidin hinta voi vaihdella suuresti riippuen tehtaan koosta ja tehokkuudesta, työvoimakustannuksista ja yleiskustannuksista sekä bauksiitin hinnasta.